Картирование насаждений с использованием беспилотных летательных аппаратов

Бортовой радар диапазона ОВЧ – система CARABAS

Шведское агентство оборонных исследований (FOI) и Ericsson Microwave Systems разработали систему CARABAS, которая представляет собой уникальный радар с синтезированной апертурой - РСА (Hellsten et al., 1996). В настоящее время имеется лишь одна такая система, однако разработка новых систем для гражданского использования активно обсуждается. Так как CARABAS работает с радарными волнами 3– 15 м в диапазоне ОВЧ (VHF), сигнал радара проникает в лесной полог и отражается преимущественно от земли и стволов деревьев. Длительный опыт применения CARABAS в Швеции выявил хорошие возможности РСА ОВЧ-диапазона для определения запаса стволов в бореальных лесах. Обычно среднеквадратическая ошибка определения запасов составляет на уровне насаждений примерно 20%. По сравнению с оптической съемкой, никакого насыщения сигнала в насаждениях с высокой полнотой в шведских лесах не наблюдалось (см., например, Fransson et al., 2000). Оптические спутниковые данные, тем не менее, лучше коррелируют запасами стволовой древесины при значениях запаса примерно до 100 м³ /га, по сравнению с данными, выдаваемыми системой CARABAS. Таким образом, наилучшие результаты были получены путем совместного использования двух этих источников данных, когда оценкам с оптических снимков давался больший вес при низких запасах, а данным CARABAS – при высоких запасах.

Было также показано, что поваленные ветром деревья, по сравнению с растущими деревьями часто обеспечивают более сильный обратный сигнал радара и другую его текстуру, что обычно позволяет выявить ветровальные стволы под пологом оставшихся растущих деревьев (Fransson et al., 2002; Ulander et al., 2005). В настоящее время картирование территории с помощью системы CARABAS проводится в южной части Швеции на территории в 15 000 км², пострадавшей от урагана. Цель этой работы – выявление ветровальных стволов, которые могут вызвать вспышку насекомых-вредителей.

Сплошная рубка в шведских лесах назначается примерно в 100-летнем возрасте. Крупные лесные компании перед рубкой проводят специальную инвентаризацию для создания базы данных, которую можно использовать для отбора и рубки в определенный момент именно тех насаждений, в которых нуждается отрасль. В настоящее время такие инвентаризации лесного фонда базируются полностью на полевых исследованиях, и существует потребность в разработке и использовании дополнительных – дистанционных методов. Кроме того, после проведения сплошной рубки необходимо обследовать территорию на предмет планирования лесовозобновления, а также для оформления природоохранных мероприятий. В дальнейшем также необходимо вести контроль за ходом возобновления молодых насаждений, а также определять время и место проведения рубок ухода. При разработке конкретных методик обследования общим требованием является то, что такие обследования должны проводиться в определенный момент времени в конкретных насаждениях, разбросанных по территории. Сегодня в Швеции фотоснимки свежих сплошных лесосек часто делаются с небольших самолетов с использованием среднеформатных цифровых фотоаппаратов. В будущем, вариантом, экономящем время и средства, может стать использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с камерами и/или другими датчиками, которые могут наводиться на цель самими лесничими. Члены нашей группы проводили эксперимент по разработке беспилотных летательных аппаратов, и, проведя серию испытаний, создали модель с размахом крыльев примерно 1.2 м и весом примерно 800 граммов. Она приводится в действие электродвигателем и может взять на борт полезную нагрузку весом более 500 граммов. Используя стандартную цифровую фотокамеру, с высоты примерно 150 м можно сделать серию фотоснимков с размером пикселя 5 см. В дальнейшем снимки можно триангулировать по участку и конвертировать в проекцию карты.

Глава 2. Беспилотные многоцелевые дистанционно управляемые комплексы

ДПЛА

Аэрофотосъемка с пилотируемого самолета обходится довольно дорого. Ее особенно неэкономично применять там, где с небольшой высоты надо провести фотосъемки территории, ограниченной по своей протяженности.

Рационально для решения задач связанных с аэрофотосъемкой и видео наблюдением использовать БПЛА - Беспилотный Летательный Аппарат, который можно запускать по запланированному маршруту, продолжительность полета 3 - 16 часов скорость до 300 км / час. Фотографии и видео снимки принимаются в реальном масштабе времени или после выполнения полетного задания. Система управления, позволяет управлять БПЛА как реальном масштабе времени так и полностью автопилотном режиме, во время полета возможна коррекция маршрута. БПЛА можно применять на различных дальностях полета.

Дальность связи с БПЛА составляет: по прямому каналу до 200км, по мобильному каналу в зоне действия оператора мобильной связи, по каналу видео передачи 10км - 70км. При обрыве связи БПЛА возвращаться в точку взлета по активированному маршруту.

БПЛА можно использовать там где требуется наблюдение за местностью и объектами на ней, с воздуха. Для высокоточного определения координат объектов, используется GPS навигация (глобальная система позиционирования). Полеты БПЛА может выполнять в дневное и ночное время суток.

Вероятными областями применения БПЛА является:
1. Патрулирование нефтепроводов и газопроводов;
2. Патрулирование транспортных магистралей;
3. Патрулирование лесных массивов;
4. Экологический мониторинг;
5. Патрулирование охраняемых территорий;
6. Облет сельскохозяйственных полей для определения всхожести посевных угодий;
7. Патрулирование пограничных территорий.

ДПЛА представляют собой частный класс летательных аппаратов. Термин «дистанционно-пилотируемые» подразумевает не просто радиоуправляемый аппарат по типу модели. Смысл дистанционного управления сводится к тому, что между человеком -оператором, находящимся на НПДУ, и летящим ДПЛА непрерывно происходит обмен информацией, а с помощью полезной нагрузки, находящейся на борту (телевизионная камера, ИК-аппаратура), создается иллюзия наблюдения за наземными целями под его крылом.

Эффект информационного присутствия человека на борту ДПЛА, позволяющий сохранить основные положительные качества авиации - гибкость и быстроту реакции на непредвиденное изменение обстановки и многоразовость применения этих аппаратов, - вот основные отличия ДПЛА от беспилотных аппаратов вообще.

В последние годы создание ДПЛА стало одной из наиболее быстро развивающихся отраслей авиационно-космической промышленности во многих странах мира. 41 страна, в той или иной степени, ведет сейчас разработки подобных машин. В значительной степени это вызвано успешным использованием их в ряде проведенных в последние десятилетия, боевых операций. Несмотря на продолжающиеся сокращения средств на оборону в странах НАТО, программы по модернизации и разработке новых ДПЛА, по оценке западных экспертов, становятся приоритетными, и их финансирование не сокращается, а непрерывно растет. Основные заказчики беспилотных ЛА в странах НАТО в настоящее время при выработке тактико-технических требований к ним опираются на опыт боевого использования штатных ДПЛА, полученный в ходе операции «Союзническая сила» НАТО против Югославии в 1999-м. Тогда разведывательные ДПЛА сыграли заметную роль в получении информации о противнике в реальном масштабе времени.

В июле 2000-го британская фирма «Шепард конференсиз» провела в Лондоне 8-ю международную конференцию по ДПА. Три дня более 400 специалистов из 25 стран подводили итоги современного состояния беспилотной техники, анализировали уроки ее применения в локальных конфликтах (Босния, Косово), обсуждали перспективы их дальнейшего развития. В будущих войнах и конфликтах XXI века, по оценкам подавляющего большинства западных экспертов, США и страны НАТО будут делать ставку на применение сравнительно дешевых ДПЛА. Отмечались повышенная надежность, уменьшенная масса и стоимость аппарата, благодаря снятию многих конструктивных ограничений, связанных с отсутствием летчика.. Получение необходимых видеоданных в реальном масштабе времени обеспечивает обнаружение движущихся и высокомобильных целей.

Значительно ниже и стоимость жизненного цикла из-за отсутствия летного состава и сокращенное материально-техническое обеспечение.

Рынок ДПЛА динамично развивается в последние годы и, как подчеркивалось на конференции, достаточно перспективен. Конфликты в Боснии и Косово, где для наблюдения, разведки и целеуказания широко применялись беспилотные аппараты, привели к активизации этого рынка.

И, хотя основная речь на конференции шла о военном применении дпла, их можно рационально использовать для экологического мониторинга и для частного использования в сельском хозяйстве.

На данный момент в России уже существуют разработанные и успешно используемые комплексы:

Дата добавления: 2014-01-07